LABORATORIO DE CONTROLES INDUSTRIALES ELÉCTRICOS

PRÁCTICA # 2

“ARRANQUE POR ACELERACIÓN DE RELES DE TIEMPO DEFINIDO”“ARRANQUE POR RELES DE FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ DE UN

MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA”

OBJETIVOS.- Comprobar el funcionamiento de los relés de fuerza contra electromotriz

(FCEM), y de los relés de tiempo definido.- Encontrar el valor de las resistencias aceleradoras y del inducido.- Encontrar por operación de los relés de FCEM, su voltaje de operación (Voper)

y de reposición (Vrepos).- Verificar la reducción de corriente de arranque con ambos métodos de arranque

en relación con el arranque directo a tensión nominal del motor shunt.- Hallar el tiempo de aceleración con los métodos de arranque.- Verificar el funcionamiento del relé de falla de campo (FL), y con ello la

corriente mínima de operación y la corriente de reposición.

EQUIPOS. - 1 Panel de control Hampden modelo H-REM-ACDC-MC Motor Controller- 1 Fuente DC variable 0 – 125 V TERCO MV 1300 POWER PACK UNIDAD

DE ALIMENTACIÓN.- 1 Motor D.C. Shunt Hampden

P =1/3 HP, Vtnom= 125Volt, Inom= 3 Amps.Vfnom = 125Volt Ifnom = 0.5 amp ωnom = 1800 RPM.

- 1 Pinza Amperimétrica FLUKE 337- 1 Power Quality Analizer FLUKE 43B- 1 Grafical Multimeter FLUKE 867B o fluke 115

PROCEDIMIENTOS.VALORES Y AJUSTES INICIALES.

1. Medir en el motor de D.C. Rarmadura, Rcampo shunt, Rcampo serie.2. En el Panel de control DC: a) Medir el rango de las resistencias de arranque o

aceleración entre los terminales R13-R14 y R15-R16 y del reóstato de campo usando el fluke 337 en modo de ohmetro. b) Medir con el fluke 337, en modo Voltímetro DC, el Voper y el Vrepos de los relés de FCEM, CA1 y CA2, para el efecto incremente lentamente el Voltaje DC variable hasta conseguir la operación de los relés de FCEM y reduzca lentamente el voltaje hasta conseguir la reposición.c) Con el fluke 115 mida la I mínima de operación y la I reposición del relé de falla de campo FL, note que el relé de falla de campo debe estar en serie con el campo shunt y el reóstato de campo, para el efecto con el reóstato de campo en máxima resistencia alimente el circuito del campo con 125 V y reduzca el valor del reóstato de campo hasta que el relé FL opere, Imin operación, luego incremente el reóstato de campo hasta que el relé FL se reponga, I reposición.

ARRANQUE DIRECTO A TENSIÓN NOMINAL.3. Ajuste el voltaje de la fuente a 125 V DC y la resistencia externa del campo

shunt a su valor mínimo de manera tal que el voltaje nominal (125 V) sea aplicado al campo shunt, es decir circule una corriente de campo nominal de 0.5 A o cercano a este valor, asegúrese de esto colocando un amperímetro en serie con el campo, fluke 115 o fluke 867B y mida el voltaje y la corriente del campo paralelo.

4. Usando los cables con terminales banana de 4 mm, cablee el circuito para el arranque directo a tensión nominal del motor DC según la figura 1. a. Ajuste convenientemente la escala de corriente del fluke 43B, según los cál-

culos teóricos para el arranque directo, para el tiempo escoja la escala mínima.

b. Arranque directo el motor shunt a tensión nominal y mida la Iarr directo de la armadura vs el tiempo de aceleración del motor usando el fluke 43B.

c. Mida la Iarmadura de arranque y operación mediante el amperímetro de gancho fluke 337.

ARRANQUE A TENSIÓN REDUCIDA POR RELÉS FCEM.5. Efectué las conexiones indicadas en el diagrama de la figura 2 para el arranque

por FCEM, mantenga la fuente y el campo ajustado como en el paso3. Respete las conexiones indicadas en el diagrama, pues cada uno de los dispositivos eléctricos del diagrama tiene su respectiva polaridad.

6. Ajuste las resistencias de arranque en serie con el inducido en 10 Ω cada una. Ajuste convenientemente la escala de corriente del fluke 43B, según los cál-culos teóricos para el arranque por FCEM, para el tiempo escoja la escala mínima.

7. Arranque a tensión reducida por FCEM el motor DC y tome la Ia vs t con el fluke 43B, observando el funcionamiento de los contactores y relés, tome nota del incremento de FCEM y como incide en la Iarmadura, observe los picos y el decaimiento gradual de la Iarmadura tomada con el fluke 43B y el t aceleración.

8. Mida la Iarmadura de arranque (fluke 337 en modo Inrush) y operación mediante el fluke 337 en modo normal.

ARRANQUE A TENSIÓN REDUCIDA POR RELÉS DE TIEMPO DEFINIDO.9. Efectué las conexiones indicadas en el diagrama de la figura 3 para el arranque

por relés de tiempo definido, TD1 y TD2, mantenga el campo ajustado como en el paso3.

10. Repita los pasos 6, 7 y 8 para el arranque mediante relés de tiempo definido. En caso que el segundo y el tercer pico de la Ia vs t sean muy pequeños o no se noten, incremente las resistencias de aceleración a su valor máximo y pruebe ajustando convenientemente las escalas del fluke 43B, si aún persiste la dificultad reduzca además el voltaje de la fuente a 120 o 110 V.

11. Llene las tablas determinando de las medidas valor pico Iarr y t aceleración.

NOTA: Para los cálculos teóricos considere los datos de placa del Motor DC shunt dados en la sección Equipos y asuma para la R armadura un valor de 5 Ω, además considere los diagramas dados en la figuras 1, 2 y 3 para los arranques y las Resistencias de arranques ajustadas en 10 Ω.

TABLAS DE RESULTADOS (TEÓRICOS Y MEDIDOS)Tabla de ajustes iniciales antes de arrancar

Teórico o calcul Medido %error UnidadRarmadura ohmiosRcampo shunt ohmiosRcampo serie ---- ---- ohmiosRexterna campo paralelo (rango) ---- --- ohmiosR13 – R14 (rango) ---- ---- ohmiosR15 – R16 (rango) ---- ---- ohmiosVoper/Vrepos (relé fcem CA1) ---- / ---- VoltiosVoper/Vrepos (relé fcem CA2) ---- / ---- VoltiosVoltaje de terminales (Vt) VoltiosIminoper/Irepos (relé FL) ---- / ---- AmpRext campo(Iminoper) ---- ---- ohmiosRext campo(Irepos) ---- ---- ohmios

Tabla de valores de arranques motor DC shuntARRANQUE DIRECTO A TENSIÓN NOMINAL

Parametro Teórico o calcul Medido %error UnidadVoltaje de terminales (Vt) VoltiosI devanado campo paralelo (If) AmpIarr directo ( fluke 43B) Ampt aceleración (fluke 43B) ---- ---- seg.Ia arranque ( fluke 337) AmpI a operación (fluke 337) ---- ---- Amp

ARRANQUE A TENSION REDUCIDA POR RELÉS FCEMVoltaje de terminales (Vt) VoltiosI devanado campo paralelo (If) AmpR13 – R14 ohmiosR15 – R16 ohmiosIarr ( relés fcem – fluke 43B) Ampt aceleración (fluke 43B) ---- ---- seg.Ia arranque ( fluke 337) AmpI a operación (fluke 337) ---- ---- Amp

ARRANQUE A TENSIÓN REDUCIDA POR RELES DE TIEMPO DEFINIDOVoltaje de terminales (Vt) VoltiosI devanado campo paralelo (If) AmpR13 – R14 ohmiosR15 – R16 ohmiosI arr (relés tiempo def-fjuke 43B ) Ampt aceleración (fluke43B) ---- ---- seg.Ia arranque ( fluke 337) AmpI a operación (fluke 337) ---- ---- Amp

PREGUNTAS.

1. ¿Como funcionan los relés CA1 y CA2. y porque sus Vreposición<Voperación?2. En el diagrama que funciones desempeñan el relé OL y el relé FL?. Explique

contra que anomalías del motor específicamente protege el relé FL. 3. ¿Que relés deben operar en el mismo instante que subimos el breaker principal

que alimenta a los circuitos de las figuras 1, 2 y3.4. ¿De cuantos pasos de resistencia son los arranques que vamos a implementar en

esta práctica?5. En el relé FL. ¿Qué es la corriente mínima de operación y de reposición en

ambos circuitos? ¿Porqué la Ireposición<Ioperación? Explique y justifique con formulas.

6. Calcule el pico inicial esperado de la corriente durante el arranque y bosqueje la curva de corriente armadura vs tiempo para el arranque por relés de tiempo definido, justificando detalladamente la forma de la curva.

7. ¿Cuál es la función del reóstato de campo a añadirse en serie con el devanado de campo paralelo?

8. Demuestre justificadamente con formulas porqué razón se obtienen el segundo y tercer pico de la corriente durante el arranque más elevados cuando se reduce el tiempo de los relés de tiempo definido.

9. Comente sobre el tiempo de aceleración del motor shunt cuando arranca en directo y explique y justifique la diferencia en relación al tiempo de aceleración entre el arranque por relés de FCEM y el arranque por relés de tiempo definido.

10. En el arranque directo cuantas veces resulta ser el pico de la Iarr en termino de la Ianominal y en el arranque a tensión reducida con resistencias por relés FCEM cuál es la relación Iarr(FCEM)/Ianominal. Justifique con formulas.

DC-1ARRANQUE DIRECTO A TENSIÓN NOMINAL DE MOTOR DC SHUNT, CON PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA Y FALLA DE CAMPO.

DIAGRAMA ESQUEMATICO FIGURA 1

DC-2

ARRANQUE DE MOTOR DC SHUNT, NO REVERSIBLE, ACELERACIÓN POR FUERZA CONTRA ELECTROMOTRIZ, SIN FRENO DINÁMICO, CON PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA Y FALLA DE CAMPO.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO FIGURA 2

DC-3ARRANQUE DE UN MOTOR DC SHUNT, NO REVERSIBLE, ACELERACIÓN POR TIEMPO DEFINIDO, SIN FRENO DINÁMICO, CON PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA Y FALLA DE CAMPO.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO FIGURA 3